金属3D打印机的安全解决方案

轻松实现设计创意

    目前，涡流室燃烧系统已在汽车发动机上得到了广泛应用，但由于涡流室内部为异形的中空结构，中间大，两端出口小，若采用传统的砂型铸造方法，不但新品的开发周期长，产品一致性很难保证，也耗费了大量时间和金钱。

    现在金属3D打印机可以有效解决这一问题，实现从设计图纸到实物的快速测试，完成涡流室的一体化打印，缩短了开发周期，降低开发成本，堪称设计利器。

机器也可以“巧夺天工”

    杭州德迪智能科技有限公司生产的DS1-200金属3D打印机就是这样一种利器。它是基于SLM技术的一种金属打样设备，可提供200*200*200mm的成型体积，适用于研究、开发、生产等领域的快速灵活的机械设计成型，具有极高的性价比。

    SLM就是选区激光熔化成型技术，采用精细聚焦光斑快速熔化预置金属粉末，直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的零件，成品的制作致密度可达99%以上。凭借成形精度高、复杂结构构造能力更强的优势，在航空航天、汽车、高端模具和医疗等高端领域都具有广泛的应用前景，也是3D金属打印的当前主流和未来发展趋势。

图1，金属3D打印的涡流室

金属3D打印机的安全需求

    杭州德迪智能科技有限公司是专业研发3D打印设备、耗材及打造增材制造生态链的企业，更是金属3D打印机领域的佼佼者，处于市场领先的水平，虽然目前3D打印机领域还没有明确的安全标准，但德迪一直以来非常重视设备安全性，经过多方考察，最终选择皮尔磁为DS1产品设计安全控制解决方案。

图2，德迪DS1-200金属3D打印机

    由于金属3D打印机是新兴的行业，目前没有精确的行业分类，在设备的安全性方面也没有可遵循的标准。其安全性与工作腔体内的含氧量密切相关，在打印过程中，轻微的氧含量升高会导致成型后零件强度降低，而由于零部件异常、控制失效等导致的密闭环境损坏、氧含量急剧升高，会导致密闭气路、粉路内金属烟气、金属粉末发生爆燃等风险。目前，市面上大多数3D打印设备对气路、粉路密闭环境的监控，是通过SLM设备主控系统检测氧传感器信号值间接判定的，而氧传感器、SLM设备主控系统本身存在失效和逻辑异常的概率，极端情况下会造成氧含量监测失效，并给设备安全和人员安全带来了安全隐患。同时，金属3D打印设备一般都需要惰性保护气体，比如氩气或氮气，防止加工过程中粉末氧化。这些惰性气体在相对封闭空间内的大量泄漏，操作人员会存在窒息的危险。

风险评估

    设备的主要安全需求：在dedibotDNCP主控系统安全回路之外，采用安全器件额外设计一套针对密闭腔体和管路内氧气含量的安全阈值监测系统，一旦检测到传感器异常、氧含量异常，则安全停止设备；由于独立于SLM主控制器，及时主控制器发生逻辑异常、甚至失效，安全系统依然可发挥作用，避免客户出现重大设备及人员损失。

    为了设计出最优的方案，皮尔磁的技术团队与德迪的技术专家进行了深入沟通，并对设备进行了细致全面的风险评估，确定了各个安全风险点，并制定了相应的风险降低措施。

皮尔磁安全解决方案

皮尔磁为客户量身定制的安全解决方案包含：

•PNOZmm0.1p基础单元

•PNOZmmc1p ETH通讯模块

•PNOZ s7扩展模块

图3，皮尔磁安全解决方案

    扩展模块PNOZ S7的4个安全输出，得电同时导通，同时断开，用于控制需要同时动作的阀或接触器。而基础单元的4个安全输出可对扩展模块的输出做单独的设置，可以实现阀或接触器的顺序或特殊要求的控制。

    同时该方案还可以进行模块化扩展，充分考虑到了未来的应用可能，能够适应设备在未来可能产生的更多安全需求，对于用户而言，轻松缩短项目周期，节省成本。

省心的机械安全服务供应商

    皮尔磁作为安全自动化领域的领军企业，能够为客户提供极具针对性的安全解决方案，凭借丰富的行业实践及对各机械标准指令的深刻理解，即使是对于一些新兴的行业，皮尔磁处理起来也是游刃有余。以3D打印机行业为例，早前在欧洲，皮尔磁也已经为瑞士的Sintratec公司提供过类似的机械安全服务，不仅帮助他们的设备满足了安全性的要求，还协助其通过了CE认证。

    无论是产品还是服务，皮尔磁都充满了创造性，是机械安全领域值得信赖的合作伙伴。